二十四孝(電子書)

踩著球走的機器人


嶄新的移動方式，讓行動機器人在忙碌又擁擠的工作環境中站得正、行得穩。

撰文╱賀立斯（Ralph Hollis）

翻譯／甘錫安


聰明伶俐、能四處行走，在家裡、辦公室或看護機構幫我們處理日常活動的機器人，一直是每個人的夢想。這樣的機器人雖然是科幻作家和機器人研究者最愛的主題，卻似乎一直是個遙不可及的夢想。工程師還有很多根本的問題尚未解決，包括機器人的知覺、如何建立周遭環境的模型、自動推理、物品操作和行進方式等。


雖然跟理想之間還有很大的差距，但研究人員已經製作出很讓人驚訝的機器人了。2002年，在加拿大亞伯達艾德蒙頓市舉行的美國人工智慧協會年會上，有個團隊在會場入口處擺了具機器人。這部聰明的機器很快就找到了報到處、簽到參加研討會、接受演講室的分配、自行前往指定地點，最後在預定時間做了簡短的自我介紹。在其他例子中，有些機器人能勝任博物館的互動式導覽員，有些則具備家庭看護助理的功能，有些電腦專家和工程師也為行動系統加裝手臂和手掌，以便操作物品。這些實驗性機器人的行動裝置，都是底部有三或四個輪子的底座，讓機器人靜止時也能穩定站立，設計人員稱它為「靜態穩定」。


高度足以和人類互動的機器人，由於重心較高，所以加速和減速都得慢慢來，同時必須避開較陡的斜坡以免傾倒。為了克服這個問題，靜態穩定的機器人通常身體較寬，以便加大輪距來穩定重心，但如此一來，就會大大限制機器人穿越房門，以及在家具或人們之間穿梭的能力。


幾年前，為了克服必須加大輪距的問題，我決定以單一球形輪當成支撐腳和推進器，製作高高瘦瘦、動作敏捷的機器人。由於機器結構相當簡單，加上重心偏高，因此能朝任何方向快速移動。這套系統採用主動式平衡裝置，可達到所謂的「動態穩定」，也就是它必須不斷修正姿勢，才能維持站立狀態。我發現，以這種概念設計而成的輪式行動機器人，是至今還沒有人研究過的新類型。因為一時找不到更好的名稱，所以我叫它「圓球機器人」（ballbot）。


我和學生已經讓圓球機器人運作了一年多，同時研究其穩定性以及在人類環境中運作的適合程度。這段時間裡，許多來到實驗室的訪客都覺得它的平衡能力很神奇，而且單靠一個球形輪就能四處遊走，也相當厲害。